专题3-1 牛顿第一定律 牛顿第三定律-2019高考物理一轮复习考点大通关

专题3-1 牛顿第一定律 牛顿第三定律-2019高考物理一轮复习考点大通关

考点精讲 一、牛顿第一定律 1．内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使 它改变这种状态． 2．1．牛顿第一定律的意义 (1)揭示了物体的一种固有属性：牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性—— 惯性． (2)揭示了力的本质：牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持 物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持． (3)揭示了物体不受力作用时的运动状态：物体不受力时(实际上不存在)，与所受合外力 为零时的运动状态表现是相同的． 二、惯性 1．定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质． 2．量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小． 3．普遍性：惯性是物体的本质属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情 况无关． 4．惯性的两种表现形式 (1)物体不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变 (静止或匀速直线运动)． (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度．惯性大，物体的运动状态 较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变． 三、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的．一个物体对另一个物体施加 了力，另一个物体一定同时对这一个物体也施加了力．物体间相互作用的这一对力，通常叫 做作用力和反作用力． 2．牛顿第三定律 (1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条 直线上． (2)表达式：F＝－F′ 3．相互作用力与平衡力的比较 作用力和反作用力 一对平衡力 不同点 受力物体 作用在两个相互作用的物 体上 作用在同一物体上 依赖关系 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 叠加性 两力作用效果不可抵消， 不可叠加，不可求合力 两力作用效果可相互抵消，可叠 加，可求合力，合力为零 力的性质 一定是同性质的力 性质不一定相同 相同点 大小、 方向 都是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 考点精练 题组 1 牛顿第一定律 1．下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是（ ） A．牛顿第一定律是实验定律 B．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念 C．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态 D．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状 态的原因 【答案】D 2．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题过程中，不仅需要 相应的知识，还要注意运用科学方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想 了一个理想实验，如图所示，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度； ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度； ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。 下列关于事实和推论的分类正确的是（ ） A．①是事实，②③④是推论 B．②是事实，①③④是推论 C．③是事实，①②④是推论 D．④是事实，①②③是推论 【答案】B 【解析】伽利略的理想实验是以经验事实为基础，设想实验步骤和过程，运用分析推理得出 结论的，之所以称之为理想实验，是因为实验的结果是无法用实际的实验进行验证的，但是， 分析推理的过程是合乎逻辑的，是严密的，是对实验过程的科学的抽象，因此得出的结论是 对客观世界真实的反映，题给实验的四个步骤中，只有②是经验事实，其余是推论，分类正 确的选项是 B 项。 3．下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是( ) A．牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态 B．物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用 C．惯性定律与惯性的实质是相同的 D．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大 【答案】 B 4．下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是（ ） A．必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止下来 B．物体如果向正北方向运动，其受外力方向必须指向正北 C．如果没有外力作用,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也 不会偏离原来的方向 D．力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因 【答案】CD 【解析】一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,直到有外力迫使它改变这种状 态为止。没有外力作用时，物体可以做匀速直线运动，不一定静止，故 A 错误；物体向正 北方向做匀速直线运动时，可以不受外力，当有向正北方向力的作用时，它向北运动的速度 会变大，当有向正南方向力的作用时，它向北的速度会减小，但仍可以向正北方向运动，B 错误；C、D 两种说法均符合牛顿第一定律，C、D 正确。 5．关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是( ) A．物体受到恒定的力作用 时，它的运动状态不发生改变 B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变 C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态 D．物体的运动方向与它所受的合力的方向一定相同 【答案】B 【解析】力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定 会改变，A 错误，B 正确；物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止或匀速 直线运动状态，C 错误；物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能 不在一条直线上，D 错误． 题组 2 惯性 1．关于物体的惯性，下列说法正确的是( ) A．质量相同的两个物体，在阻力相同的情况下，速度大的不易停下来，所以速度大的物体 惯性大 B．质量相同的物体，惯性相同 C．推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大，所以静止的物体惯性大 D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一物体在月球上比在地球上惯性小 【答案】B 【解析】惯性仅由物体的质量大小决定，与外界因素（受力与否、受力的大小与多少、运动 状态及所处环境）无关，故选项 B 正确。 2. (多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了 牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是( ) A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B．没有力的作用，物体只能处于静止状态 C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 【答案】AD. 3．关于惯性的认识，以下说法正确的是( ) A．物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变 B．置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关 C．让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定时间，这是因为物体具有惯性 D．同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来的时间较长，说明惯性与速度有关 【答案】C 4．人从行驶的汽车上跳下来后容易( ) A．向汽车行驶的方向跌倒 B．向汽车行驶的反方向跌倒 C．向车右侧方向跌倒 D．向车左侧方向跌倒 【答案】A 【解析】人从车上跳下来时，脚和地面接触时，因摩擦而停止运动，身体由于惯性而继续向 前运动。故容易向车行驶的方向跌倒。 5．下列说法中正确的是( ) A．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 B．小球由于受重力的作用而自由下落时，它的惯性就不存在了 C．一个小球被竖直上抛，当抛出后能继续上升，是因为小球受到向上的推力 D．物体的惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种属性，与物体的速度大小无 关 【答案】D 【解析】做变速运动的物体，之所以速度改变是受到外力的原因，外力迫使它改变运动状态， 不是物体失去了惯性。 6．(多选)我国《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好 安全带，这是因为( ) A．系好安全带可以减小惯性 B．是否系好安全带对人和车的惯性没有影响 C．系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害 D．系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害 【答案】BD 【答案】惯性的大小由物体的质量完全决定，与其他因素无关，B 正确，A 错误；系好安全 带是防止因人的惯性而造成对人的伤害，D 正确，C 错误． 7．如图所示，木块放在上表面光滑的小车上并随小车一起沿水平面向左做匀速直线运动．当 小车遇到障碍物而突然停止运动时，车上的木块将( ) A．立即停下来 B．立即向前倒下 C．立即向后倒下 D．仍继续向左做匀速直线运动 【答案】D 8．月球表面上的重力加速度为地球表面的重力加速度的 1 6.对于同一个飞行器，在月球表面 上时与在地球表面上时相比较( ) A．惯性减小为在地球表面时的 1 6，重力不变 B．惯性和重力都减小为在地球表面时的 1 6 C．惯性不变，重力减小为在地球表面时的 1 6 D．惯性和重力都不变 【答案】C 【解析】因为同一个物体的质量与它所在位置及运动状态无关，所以这个飞行器从地球到月 球，其惯性大小不变，物体的重力发生变化，这个飞行器在月球表面上的重力为 G 月＝mg 月 ＝m· 1 6g 地＝ 1 6G 地，选项 C 正确． 题组 3 作用力和反作用力 牛顿第三定律 1．关于物体间的作用力与反作用力，以下说法正确的是( ) A．重力和弹力一定不可以成为作用力与反作用力 B．“四两拨千斤”说明四两的作用力可以有千斤的反作用力 C．“主动出击”说明物体间可以先有作用力，然后才有反作用力 D．“以卵击石”说明鸡蛋对石头的作用力可以小于石头对鸡蛋的作用力 【答案】A 【解析】物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，同时产生、同时变化、同 时消失、性质相同，故选项 A 正确，选项 B、C、D 错误。 2. 牛顿在总结 C·雷恩、J·沃利斯和 C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定 律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一定律和牛顿第二定律形成了完整的牛 顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是( ) A．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力 B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡 C．人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力 D．物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力 始终大小相等 【答案】D. 【解析】由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力同时产生，同时消失，A 项错；压力和支 持力作用在不同的两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上的，B 项错；作用力与反作用 力等大反向，故人对车的作用力等于车对人的作用力，C 项错；物体对地面的摩擦力大小等 于地面对物体的摩擦力大小，D 项对． 3. 如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过 分界线者赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是( ) A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 【答案】C 4．关于两物体间的相互作用，下列说法中正确的是( ) A．马拉车时，只有马对车的拉力大于车对马的拉力时才能前进 B．物体 A 静止在物体 B 上，A 的质量是 B 的质量的 10 倍，所以 A 作用于 B 的力大于 B 作 用于 A 的力 C．轮船的螺旋桨旋转时向后推水，水同时给螺旋桨一个作用力 D．发射火箭时，燃料点燃后，喷出的气体给空气一个作用力，空气施加的反作用力推动火 箭前进 【答案】C 【解析】对车受力分析可知，当马对车的拉力大于车受到的阻力时，车才能启动，而马拉车 的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小总是相等的，故 A 错误。A、B 之间的相 互作用力总是大小相等，与它们的质量无关，故 B 错误。轮船之所以前进是因为螺旋桨旋 转时给水一个向后的推力，水同时给螺旋桨一个向前的推力，从而推动轮船前进，故 C 正 确。火箭之所以能够前进是因为火箭向后推燃烧形成的高温高压气体，燃烧形成的高温高压 气体向前推火箭，从而使火箭克服阻力向前飞行，故 D 错误。 5．如图所示，物体在水平力 F 作用下压在竖直墙壁上静止，下列叙述中正确的是( ) A．物体受到墙壁的静摩擦力的反作用力是物体所受的重力 B．力 F 就是物体对墙壁的压力 C．力 F 的反作用力是墙壁对物体的支持力 D．墙壁对物体的支持力的反作用力是物体对墙壁的压力 【答案】D 6．用绳将电灯悬挂在天花板下面，下列的各对力中，是作用力与反作用力关系的是( ) A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力 B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力 C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力 D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力 【答案】B 【解析】发生作用力与反作用力的两物体互为施力物体和受力物体。“悬绳对电灯的拉力” 的施力物体是悬绳，受力物体是电灯；“电灯的重力”的施力物体是地球，不是电灯，所以这 一对不是作用力与反作用力。“电灯拉悬绳的力”的施力物体是电灯，受力物体是悬绳；“悬 绳拉电灯的力”的施力物体是悬绳，受力物体是电灯，而且这两个力从性质上说都是弹力， 所以这两个力是一对作用力与反作用力。“悬绳拉天花板的力”的受力物体是天花板，“电灯 拉悬绳的力”的施力物体是电灯而不是天花板，所以这两个力不是一对作用力与反作用力。 “悬绳拉天花板的力”的受力物体是天花板；“电灯的重力”的施力物体是地球而不是天花板， 所以这两个力也不是一对作用力与反作用力。 7． 2016 年 10 月 17 日，中国载人航天飞船神舟十一号由长征 2F 遥 11 火箭发射升空，并 进入预定轨道，与天宫二号太空实验室进行对接组成组合体．关于这次飞船与火箭上天的情 形叙述正确的是( ) A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向 上的推力 B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D．飞船进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用力 【答案】A. 8. 如图所示，有两个穿着溜冰鞋的人站在冰面上，当其中一个人 A 从背后轻轻推另一个人 B 时，两个人都会向相反方向运动，这是因为 A 推 B 时( ) A．A 与 B 之间有相互作用力 B．A 对 B 的作用在先，B 对 A 的作用在后 C．B 对 A 的作用力小于 A 对 B 的作用力 D．A 对 B 的作用力和 B 对 A 的作用力是一对平衡力 【答案】A 【解析】A 推 B 时 A 与 B 之间有相互作用力，作用力与反作用力同时产生、大小相等、方 向相反，选项 A 正确，选项 B、C、D 错误． 方法突破 方法 1 解释惯性现象的方法 诠释：基本思路：（1）明确研究的物体原来处于怎样的运动状态。（2）当外力作用在该物 体的某一部分(或外力作用在与该物体有关联的其他物体上)时，这一部分的运动状态的变化 情况。（3）该物体由于惯性保持怎样的运动状态，判断最后会出现什么现象。 题组 4 解释惯性现象的方法 1．关于惯性在实际中的应用，下列说法中正确的是( ) A．运动员在跳远时的助跑是为了增大起跳时的惯性 B．运动员在掷标枪时的助跑是为了利用惯性 C．手扶拖拉机的飞轮做得很重，是为了增大它转动的惯性 D．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性 【答案】BCD 2．在学习了牛顿第一定律后，四位同学分别列举实例提出了自己的不同认识，你认为以下 四个选项中几位同学的研究结论正确的是( ) A．甲同学研究从地面竖直向上跳起来的运动，地球绕着地轴自西向东自转，他发现人总是 落回原处， 经过思考，他认为这是因为人在空中滞留的时间太短，如果时间足够长，人应 该落在跳起点的西侧 B．乙同学通过观察发现，运动速度大的物体比运动速度小的物体难以停下来，他认为运动 速度大的物体具有较大的惯性 C．丙同学通过观察发现，让一列火车停下来比让一辆汽车停下来要困难得多，他认为根本 原因是列车的惯性要比汽车的惯性大 D．丁同学观看战争资料片，研究飞机投弹轰炸，他认为若要炸得准确，关键是当飞机飞到 目标正上方时，准时将炸弹释放 【答案】C 3．如图所示，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小 和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”。这里所指的“本领”是冰 壶的惯性，则惯性的大小取决于( ) A．冰壶的速度 B．冰壶的质量 C．冰壶受到的推力 D．冰壶受到的阻力 【答案】B 【解析】质量是惯性的唯一的量度，选项 B 正确，选项 ACD 错误。 4. 在水平路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗．现突然发现碗中的水洒 出，水洒出的情况如图所示，则关于小车的运动情况，下列叙述正确的是( ) A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速 C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速 【答案】BD. 【解析】原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车 向左运动，突然加速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出．②原来小车 向右运动，突然减速，碗中的水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故 B、D 正 确． 5．2013 年 1 月 1 日起实施的新交通法规中规定,坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸前系 上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害( ) A．车速太快 B．车速太慢 C．紧急刹车 D．突然启动 【答案】C 【解析】小汽车缓慢加速或缓慢减速，人的速度也会缓慢增大或减小，所以不会使人受伤， 故 A、B 选项不合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人冲 向前而受伤，故 C 选项符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作 用，故 D 不合题意。 点评：（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。（2）质量是物体惯性大小的惟一 量度，质量越大，惯性越大。 方法 2 由牛顿第三定律转换研究对象的方法 诠释：物理解题时首先要进行受力分析，在对对象进行受力分析时，某一外力不易确定甚至 不能确定而需要转换研究对象进行受力分析时，必须用到牛顿第三定律，它是联系各力之间 关系的桥梁。 题组 5 由牛顿第三定律转换研究对象的方法 1．木块静止在倾角为θ的斜面上，那么木块对斜面的作用力的方向( ) A．沿斜面向下 B．垂直斜面向下 C．沿斜面向上 D．竖直向下 【答案】D 【解析】木块受力如图所示， 其中 FN、Ff 分别为斜面对木块的支持力和摩擦力，木块受到三个力的作用处于平衡状态， 则 FN、Ff 的合力与 G 等大、反向，即方向竖直向上。由牛顿第三定律可知木块对斜面的作 用力与 FN、Ff 的合力等大、反向，方向竖直向下，故答案为 D。 2．如图所示，不计滑轮的质量和摩擦及绳的质量，一个质量为 m 的人拉着绳子使质量为 M 的物体匀减速下降，己知人对地面的压力大小为 F，则物体下降的加速度大小为( ) A． Mg＋F－mg M B． mg＋F－Mg m C． Mg＋mg－F M D． mg－Mg－F M 【答案】D 【解析】 设人受到绳子的拉力为 FT，由牛顿第三定律知地面对人的支持力等于 F，由于人 静止不动，故 FT＋F＝mg，再对物体 M 由牛顿第二定律得 FT－Mg＝Ma，所以 a＝ FT－Mg M ＝ mg－F－Mg M ，选项 D 正确 3．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为 M 的竖直竹竿，当竿上一 质量为 m 的人以加速度 a 加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为( ) A．(M＋m)g B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g 【答案】B. 4．如图所示，用细线将 A 物体悬挂在顶板上，B 物体放在水平地面上．A、B 间有一劲度系 数为 100 N/m 的轻弹簧，此时弹簧伸长了 2 cm.已知 A、B 两物体的重力分别是 3 N 和 5 N．则 细线的拉力及 B 对地面的压力分别是( ) A．8 N 和 0 N B．5 N 和 7 N C．5 N 和 3 N D．7 N 和 7 N 【答案】C 5.一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为 M，环的质量为 m，如图所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为 Ff，则 此时箱子对地面的压力大小为多少？ 【答案】Ff＋Mg 【解析】环在竖直方向上受力情况如图甲所示，其受重力 mg 和杆对它竖直向上的摩擦力 Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力 F′f.故箱子在竖直方向上受力情况 如图乙所示，其受重力 Mg、地面对它的支持力 FN 及环对它的摩擦力 F′f.由于箱子处于平衡 状态，可得：FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg.根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对 箱子的支持力大小，则 F′N＝FN＝Ff＋Mg. 6. 如图所示，两块小磁铁质量均为 0.5 kg，A 磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B 磁铁在 A 正下方的地板上，弹簧的原长 L0＝10 cm，劲度系数 k＝100 N/m.当 A、B 均处于静止状态时， 弹簧的长度为 L＝11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求 B 对 地面的压力大小．(g 取 10 N/kg) 【答案】9 N 【解析】A 受力如图 1 所示， 由平衡条件得： k(L－L0)－mg－F＝0 解得：F＝－4 N 故 B 对 A 的作用力大小为 4 N，方向竖直向上． 由牛顿第三定律得 A 对 B 的作用力 F′＝－F＝4 N，方向竖直向下 B 受力如图 2 所示，由平衡条件得： FN－mg－F′＝0 解得：FN＝9 N 由牛顿第三定律得 B 对地面的压力大小为 9 N. 点评：应用牛顿第三定律可从“四同”“三异”角度分析，同时还要明确作用力和反作用力的关 系与物体的运动状态无关，与物体的质量大小无关。